Wprowadzanie wirtualnej sejsmologii w życie
Umieszczenie sejsmometrów wewnątrz skorupy ziemskiej pozwoliłoby sejsmologom dokładniej mierzyć indukowane trzęsienia ziemi i zmiany geomechaniczne oraz lepiej zrozumieć strukturę samej skorupy. Pomogłoby to również naukowcom znacznie usprawnić monitorowanie przepływu płynów w warstwach wodonośnych, zbiornikach geotermalnych i miejscach składowania CO2. Ma to istotne zastosowanie w pozyskiwaniu energii, magazynowaniu odpadów i nośników energii. Niestety, byłoby to niezwykle trudne, niepraktyczne i kosztowne. W ramach projektu VirtualSeis, finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN), naukowcy opracowali innowacyjną metodę prowadzenia wirtualnej sejsmologii w dowolnym miejscu na świecie. Zespół projektu VirtualSeis pracował nad przełomową metodologią tworzenia wirtualnych źródeł sejsmicznych – trzęsień ziemi lub wibratorów sejsmicznych – oraz wirtualnych sejsmometrów w dowolnym miejscu pod powierzchnią Ziemi. Ta technika wirtualnej sejsmologii imituje reakcje, które zostałyby zmierzone podczas rzeczywistych indukowanych trzęsień ziemi. „Zastosowania metodologii wirtualnej sejsmologii do obrazowania i monitorowania spotkały się z dużym zainteresowaniem i są wykorzystywane przez badaczy i instytuty sejsmologiczne na całym świecie”, mówi Kees Wapenaar, profesor geofizyki na Uniwersytecie Technicznym w Delft i koordynator projektu VirtualSeis.
Wirtualna sejsmologia
Wirtualna sejsmologia opiera się na pomiarach odbić sejsmicznych z określonego obszaru. W tym celu naukowcy mogli wykorzystać istniejące pomiary odbić sejsmicznych, co zrobili w kilku obszarach zainteresowania, lub stworzyć system monitorowania sejsmicznego, co zrobili w Groningen, niderlandzkiej prowincji znanej z problemów z sejsmicznością indukowaną. Zespół zainstalował tutaj sieć sejsmiczną opartą na technologii światłowodowej, zwanej DAS (ang. distributed acoustic sensing). System ten wykorzystuje światłowody osadzone w poliuretanowych paskach i rurkach i był dalej rozwijany w laboratorium i podczas testów terenowych w Groningen. Prace nad systemem DAS koordynował starszy członek zespołu Guy Drijkoningen, profesor nadzwyczajny geofizyki stosowanej na Uniwersytecie Technicznym w Delft. Korzystając z jednej z tych metod, zespół mógł następnie wykorzystać pomiary odbić sejsmicznych na powierzchni do stworzenia wirtualnych źródeł i/lub wirtualnych odbiorników pod powierzchnią ziemi. Zespół wykorzystał je do przewidzenia reakcji na rzeczywiste indukowane trzęsienia ziemi, a następnie zastosował tę samą metodologię do obrazowania i monitorowania przepływu płynów podpowierzchniowych.
Rosnące zainteresowanie wśród społeczności sejsmologicznej
Technologia VirtualSeis spotkała się z dużym zainteresowaniem ze strony wielu uniwersytetów, w tym Politechniki Federalnej w Zurychu, Uniwersytetu Edynburskiego, Uniwersytetu w Leeds, KAUST i Uniwersytetu w Utrechcie. Zespół ściśle współpracował z naukowcami z Colorado School of Mines. Zainteresowanie tą technologią wyraziło również kilka firm, w tym Senai Cimatec, CGG, Quantairra Delft i Aramco. „Technologia ta ma znaczący wpływ na szereg interdyscyplinarnych programów badawczych związanych z transformacją energetyczną, w takich dziedzinach jak nauka i inżynieria geotermalna, magazynowanie podpowierzchniowe i konsekwencje budownictwa podziemnego”, zauważa Wapenaar. Ten projekt ERBN posłużył jako bodziec do pozyskania znacznego finansowania dla DeepNL, programu prowadzonego przez Niderlandzką Radę ds. Badań Naukowych (niderl. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek, NWO) w celu zrozumienia dynamiki podpowierzchniowej spowodowanej działalnością człowieka.
Rozpowszechnianie osiągnięć naukowych
Wyniki badań przeprowadzonych w ramach projektu VirtualSeis zostały zaprezentowane na wielu konferencjach i opublikowane w 54 artykułach w czasopismach, w tym 12 obecnie recenzowanych. „Dzięki postępom poczynionym w tym projekcie ERBN i wsparciu z programów finansowanych przez NWO, nasza grupa badawcza Geofizyki Stosowanej i Petrofizyki jest dobrze przygotowana do sprostania przyszłym wyzwaniom w interdyscyplinarnych programach badawczych związanych z transformacją energetyczną”, mówi Wapenaar.
Słowa kluczowe
VirtualSeis, sejsmologia, wirtualny, monitorowanie, ziemia, struktura, skorupa, wykrywanie, trzęsienia ziemi
